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基于正交试验的采空区自燃防治多点注氮研究

煤炭技术 2024年第5期43卷 241-245页

作者：崔崇斌孙丽荣李伟刚郑立郝朝瑜邓宇鹏西山煤电(集团)有限责任公司太原030024 太原理工大学安全与应急管理工程学院太原030024

为防治采空区遗煤氧化自燃造成CO气体浓度超限以及优化现行采空区注氮技术存在的惰化区域小、控制效果差等问题。以某回采工作面为研究背景,通过现场实测、实验分析、数值模拟方法得出采场气体运移及分布规律。在此基础上对注氮流量、... 详细信息

为防治采空区遗煤氧化自燃造成CO气体浓度超限以及优化现行采空区注氮技术存在的惰化区域小、控制效果差等问题。以某回采工作面为研究背景,通过现场实测、实验分析、数值模拟方法得出采场气体运移及分布规律。在此基础上对注氮流量、注入点数以及埋管深度三项独立注氮参数进行正交测试试验,并将采空区三带分布面积占比作为试验结果的评估指标。研究结果表明:当注氮流量为600 m^(3)/h、埋管深度30 m、注氮管路为多点三通道条件下,散热带与氧化带所占面积及占比均为正交测试评估指标下的最小值,为正交测试下的最佳注氮条件。研究结果为采空区注氮技术的发展提供了新途径。

关键词： CO浓度煤自燃 CO超限正交实验参数优化

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硅藻土抑制瓦斯爆炸的微观机理分析

煤炭学报 2022年第10期47卷 3695-3703页

作者：何文浩郝朝瑜张亚超邓存宝张俭太原理工大学安全与应急管理工程学院山西太原030024 中煤科工西安研究院(集团)有限公司陕西西安710077

基于量子化学理论,利用过渡态方法和吸附理论对硅藻土抑制瓦斯爆炸机理进行了分析。以甲烷氧化初始链式反应为切入点,分析了硅藻土中2种主要硅醇(孤立硅醇和连生硅醇)与其关键中间产物(•H,•OH和HCHO)的相互作用。从动力学角度,利用反应... 详细信息

基于量子化学理论,利用过渡态方法和吸附理论对硅藻土抑制瓦斯爆炸机理进行了分析。以甲烷氧化初始链式反应为切入点,分析了硅藻土中2种主要硅醇(孤立硅醇和连生硅醇)与其关键中间产物(•H,•OH和HCHO)的相互作用。从动力学角度,利用反应能垒和反应速率常数随温度变化(25~1000℃)的相互关系说明了硅藻土与自由基反应对链式反应的影响;从吸附角度,利用吸附能和弱相互作用可视化分析说明了硅藻土对HCHO的物理吸附所属弱相互作用类型及吸附对链式反应的影响。结果表明:①硅藻土中的2种常见结构——孤立硅醇和连生硅醇,在与自由基的反应中表现出不同的性质。其中连生硅醇具备更好的抑制效果,在31℃时,便开始影响链式反应;在122℃时,与对应甲烷氧化链式反应达到相同速率,有效减弱链式反应;在259℃及更高温度时,有效抑制链式反应(为链式反应速率的10倍以上)。②硅藻土由于表面的极性羟基结构,2种模型均能与HCHO形成较为稳定的氢键结构。其中,孤立硅醇具备更高的原子利用率,而连生硅醇则吸附性能更强(两者相差约0.9 kJ/mol)。③连生硅醇在消耗自由基和吸附HCHO方面均具备较好的效果,即天然硅藻土可以通过增加连生硅醇浓度以加强抑制效果。④参考连生硅醇抑制机理,在未来筛选新型抑制剂时,可将表面极性羟基浓度作为评选标准之一。

关键词：硅藻土瓦斯爆炸动力学吸附能

惰化降温耦合作用下的采空区低温CO_2注入流量与温度研究

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火灾科学 2016年第2期25卷 107-113页

作者：郝朝瑜黄戈王继仁贺飞辽宁工程技术大学安全科学与工程学院阜新123000

为了更好地使用LCO_2预防采空区煤自燃安全事故,结合宣东二号煤矿Ⅲ3煤层209工作面的实际条件,利用FLUENT数值模拟的方法,分别研究了低温CO_2的不同注入流量与温度对采空区氧化带内最高点温度、氧化带宽度和最大高温区域温度的影响。发... 详细信息

为了更好地使用LCO_2预防采空区煤自燃安全事故,结合宣东二号煤矿Ⅲ3煤层209工作面的实际条件,利用FLUENT数值模拟的方法,分别研究了低温CO_2的不同注入流量与温度对采空区氧化带内最高点温度、氧化带宽度和最大高温区域温度的影响。发现随着注入流量的增大,氧化带宽度与温度先逐渐下降后趋于平缓,注入温度的下降对回风侧高温点影响不大,而能将入风侧采空区最大高温区域温度降低。研究表明,注入流量增大到一定程度后对缩小采空区氧化带宽度的作用变小,而注入温度的下降对回风侧存在高温发火危险的采空区降温效果不佳。

关键词：采空区煤自燃 LCO2 流量温度

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特厚煤层远距离煤柱下开采强矿压显现机理

煤炭技术 2017年第3期36卷 70-72页

作者：王品贺郝朝瑜辽宁工程技术大学安全科学与工程学院辽宁阜新123000

分析石炭系特厚煤层在煤柱下方的矿压显现规律,采用理论计算得出不同层位复合煤柱应力底板传播规律,并以相似材料模拟实验对其进行验证。研究表明:石炭系煤层开采时出现强矿压现象的原因是受侏罗系煤柱影响石炭系覆岩承载结构无法稳定存... 详细信息

分析石炭系特厚煤层在煤柱下方的矿压显现规律,采用理论计算得出不同层位复合煤柱应力底板传播规律,并以相似材料模拟实验对其进行验证。研究表明:石炭系煤层开采时出现强矿压现象的原因是受侏罗系煤柱影响石炭系覆岩承载结构无法稳定存在,石炭系上覆岩层直至侏罗系岩层的重量是全部由工作面自身承担造成的。

关键词：关键层理论煤柱强矿压显现

半“O”型冒落采空区注CO_2防灭火的数值模拟

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中国安全科学学报 2015年第7期25卷 48-54页

作者：王继仁张英郝朝瑜辽宁工程技术大学安全科学与工程学院

为确定采空区注入CO_2防灭火的相关技术参数,研究注CO_2过程中多组分气体浓度场分布、扩散及自燃温度场变化的规律,基于实测数据,建立采空区非均质多孔介质3D数值模型。运用FLUENT软件,解算按半"O"型圈描述冒落岩层碎胀系数分布的数学... 详细信息

为确定采空区注入CO_2防灭火的相关技术参数,研究注CO_2过程中多组分气体浓度场分布、扩散及自燃温度场变化的规律,基于实测数据,建立采空区非均质多孔介质3D数值模型。运用FLUENT软件,解算按半"O"型圈描述冒落岩层碎胀系数分布的数学公式、通用控制方程、遗煤耗氧与放热公式。模拟结果表明:未注入CO_2时,CO_2浓度及O_2浓度随距工作面距离的增加而逐渐降低,采空区最高温度出现在回风侧;注入CO_2时,CO_2浓度随着注入口距工作面距离的增加和注入量的增大而逐步升高,O_2浓度则反之。采空区CO_2注入口的最佳位置在进风侧距工作面20~30 m处,合理注入流量为540~720 m^3/h,此时采空区氧化带最大宽度稳定在64 m,最高温度下降13℃。模拟结果与现场标志气体监测数据相符。

关键词：采空区半“O”型圈温度场注CO2 数值模拟

低变质程度煤自燃特性的改进着火活化能方法研究

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中国安全科学学报 2013年第10期23卷 27-32页

作者：郝朝瑜王鑫阳赵庆彪王继仁辽宁工程技术大学安全科学与工程学院辽宁阜新123000 冀中能源集团有限责任公司博士后科研工作站河北邢台054000 西弗吉尼亚大学矿业工程系美国西弗吉尼亚州摩根城26505

为使基于热重分析(TGA)的着火活化能方法适应低变质程度煤自燃特性的研究,令着火活化能的计算结果处于合理范围,应用理论分析、实验室试验等方法,首先分析着火活化能方法的理论依据。其次,根据煤样的工业分析试验结果,发现低变质程度不... 详细信息

为使基于热重分析(TGA)的着火活化能方法适应低变质程度煤自燃特性的研究,令着火活化能的计算结果处于合理范围,应用理论分析、实验室试验等方法,首先分析着火活化能方法的理论依据。其次,根据煤样的工业分析试验结果,发现低变质程度不增重煤样具有挥发分产出初期速率较大的特点,挥发分的产出掩盖了煤样与氧结合的增重现象,并使描述化学反应的活化能数值不准确。最后,提出考虑挥发分产出初期质量损失的改进着火活化能方法,并通过实例验证该方法的可行性。研究结果表明,改进的着火活化能方法能够适应类似煤的复杂混合物的化学反应过程的研究,避免上述不合理试验结果的产生。

关键词：热重分析(TGA)法着火活化能煤自燃特性增重挥发分

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脱氧型阻化剂对煤自燃的抑制效果

煤炭学报 2016年第11期41卷 2780-2785页

作者：贺飞王继仁郝朝瑜王宏飞邢旭东辽宁工程技术大学安全科学与工程学院辽宁阜新123000 煤矿重大动力灾害防控协同创新中心辽宁阜新123000 辽宁工程技术大学矿业学院辽宁阜新123000

为对脱氧型阻化剂抑制煤自燃效果进行研究,在耗氧试验的基础上,进行抑制煤自燃试验,以CO生成量为指标对其进行优选。研究表明,无机盐阻化剂在添加耗氧剂等成分配制成脱氧型阻化剂后,不仅具有较好的耗氧效果,还具有比无机盐阻化剂更好的... 详细信息

为对脱氧型阻化剂抑制煤自燃效果进行研究,在耗氧试验的基础上,进行抑制煤自燃试验,以CO生成量为指标对其进行优选。研究表明,无机盐阻化剂在添加耗氧剂等成分配制成脱氧型阻化剂后,不仅具有较好的耗氧效果,还具有比无机盐阻化剂更好的抑制煤自燃效果,且耗氧效果越好,抑制煤自燃的效果也越好;试验优选出的抑制煤自燃效果最好的配比为1.5 g还原性Fe粉、0.6 g硅藻土以及0.15 g MgCl_2,阻化效率比无机盐阻化剂提高了43.8%以上;在一定范围内,温度越高,脱氧型阻化剂的阻化效果越好;脱氧型阻化剂对粒径越小的煤样阻化效果越差,但当煤样粒径减小到80目时,再减小煤样的粒径,其抑制煤自燃效果已无明显差别。

关键词：脱氧型阻化剂抑制煤自燃 CO体积分数正交试验优选

煤层深孔控制预裂爆破的可拓工程设计方法及应用

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煤炭学报 2010年第S1期35卷 72-75页

作者：郝朝瑜王继仁万清生邓存宝辽宁工程技术大学安全工程技术研究院辽宁阜新123000 黑龙江龙煤矿业集团股份有限公司双鸭山分公司黑龙江双鸭山155100

在分析煤层深孔控制预裂爆破影响因素的基础上,运用可拓工程方法构造了煤体深孔控制预裂爆破效果的预测模型。以龙煤集团东荣二矿为例以此模型对爆破参数进行了设计。

关键词：深孔控制爆破可拓方法物元模型爆破参数

基于AHP—TOPSIS露天煤矿残煤自燃对比分析

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矿业安全与环保 2019年第2期46卷 111-114,118页

作者：李艳昌李飞郝朝瑜辽宁工程技术大学安全科学与工程学院辽宁阜新123000 辽宁工程技术大学矿山热动力灾害与防治教育部重点实验室辽宁葫芦岛125000

通过对露天煤矿煤炭自燃风险评估的各个指标进行分析比较,利用层次分析法(AHP)和逼近理想解排序(TOPSIS)综合评判模型对露天煤矿煤炭自燃危险性进行评价。依照对露天煤矿煤炭自燃影响作用的大小、方式,归类总结出影响露天煤矿煤炭自燃... 详细信息

通过对露天煤矿煤炭自燃风险评估的各个指标进行分析比较,利用层次分析法(AHP)和逼近理想解排序(TOPSIS)综合评判模型对露天煤矿煤炭自燃危险性进行评价。依照对露天煤矿煤炭自燃影响作用的大小、方式,归类总结出影响露天煤矿煤炭自燃的重要指标,即煤层自燃特性、气候条件、工程地质条件等,运用AHP和TOPSIS分析了在影响煤炭自燃风险中的各指标所占权重,其中煤层自燃倾向性对煤炭自燃的影响最大,其次为气候条件,工程地质条件的影响作用相对较小。分析总结了3个比较典型的露天煤矿所面临的煤炭自燃风险大小,可为合理评判露天煤矿煤炭自燃提供重要参考。

关键词：露天煤矿煤自燃评价指标权重层次分析法逼近理想解排序